2 Классификация каналов передачи данных

Каналы передачи данных подразделяются по физической природе входящих в их состав линий связи на:

• проводные (воздушные),

• кабельные,

• беспроводные.

Проводные каналы связи представляют собой провода без изолирующих или экранирующих оплеток. Такие линии обладают низкими показателями скорости передачи и помехозащищенности. По проводным линиям традиционно передавали телефонные и телеграфные сигналы, но с появлением первых (глобальных) сетей они стали использоваться и для передачи данных между ЭВМ. Сегодня проводные линии связи вытесняются кабельными.

Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько экранирующих и изолирующих слоев. Кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро выполнять присоединение к нему различного оборудования. Кроме того, для обеспечения быстрой перекоммутации кабелей и оборудования используются различные электромеханические устройства (кроссовые секции, коробки или шкафы).

В сетях ЭВМ применяются три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов, коаксиальные кабели с медной жилой и волоконно-оптические кабели.

Беспроводные каналы связи (инфракрасные и радиоканалы) образуются с помощью передатчика и приемника волн различной физической природы, распространяющиеся по эфиру.

Для представления информации в канале связи используются два способа:

• Аналоговый, или широкополосный (broadband),

• Цифровой, или узкополосный (baseband).

Эти способы отличаются шириной спектра передаваемого сигнала.

При широкополосном способе передача данных осуществляется с помощью непрерывного (аналогового) сигнала. Такой сигнал представляет собой непрерывный ряд значений какой-либо физической величины.

Спектр аналогового сигнала имеет незначительную ширину, поэтому, если имеется достаточная полоса пропускания, то в одной линии связи можно организовать виртуальный канал передачи данных от нескольких передающих систем. В этом случае каждой системе выделяется свой интервал частот в полосе пропускания. Такой способ создания виртуальных каналов называется частотным мультиплексированием (Frequency Division Multiplexing, FDM).

При узкополосном способе передача данных осуществляется в виде дискретного (цифрового) сигнала. Такой сигнал представляет собой последовательность импульсов определенной физической природы. Элементарный цифровой сигнал, т.е. сигнал, передаваемый за один такт работы передающей аппаратуры, имеет фиксированное число состояний.

Цифровой сигнал имеет достаточно широкий спектр (спектр идеального импульса имеет бесконечную ширину). Чтобы обеспечить передачу данных без значительных искажений сигнала, необходимо использовать кабель со значительной полосой пропускания. При этом вся емкость канала будет использоваться для передачи одного импульса. Для создания виртуальных цифровых каналов используется принцип временного мультиплексирования (Time Division Multiplexing, TDM). В таком случае, каждой передающей системе выделяется определенная доля времени передачи (тайм-слот или квант).

В соответствии со способами представления информации каналы передачи данных делятся на аналоговые и цифровые.

По направлению различают три режима передачи данных: симплексный, полудуплексный и дуплексный.

При симплексном (simplex) режиме информация передается только в одном направлении – от передатчика к приемнику (рис. 4.12).

Рис.4.12 - Симплексный режим передачи

Передающий узел в данном случае полностью занимает канал.

Примером симплексного режима передачи является радиовещание, телевещание. В компьютерных сетях симплексная передача практически не используется.

Полудуплексный (half duplex) режим допускает передачу в двух направлениях, но в разные моменты времени (рис. 4.13).

Рис. 4.13 - Полудуплексный режим передачи

Абоненты, связанные каналом передачи, могут поочередно (но не одновременно) передавать информацию. Для смены направления передачи, как правило, используется специальный сигнал.

Примером полудуплексного режима является запрос на получение информации, например, в поисковой системе сети Internet (пользователь «сообщает» ключевое слово поисковой системе, которая выдает список адресов).

Дуплексный, полнодуплексный (duplex, full duplex) режим позволяет одновременно передавать информацию в двух направлениях (рис. 4.14).

Рис. 4.14 - Дуплексный режим передачи

В простейшем случае для поддержания дуплексной связи используется две линии связи (прямая и обратная). При организации дуплексной передачи по единственной линии каждый узел из принимаемого сигнала вычитает собственные данные.

Дуплексный режим может быть симметричным (полоса пропускания канала одинакова в обоих направлениях) или асимметричным (в противном случае).

Примером дуплексного режима является телефонный разговор.

Дуплексный режим является наиболее скоростным режимом передачи и позволяет эффективно использовать вычислительные возможности быстродействующих ЭВМ в сочетании с высокой скоростью передачи данных по каналам связи.

В соответствии с режимами передачи каналы связи делятся на симплексные, полудуплексные и дуплексные.

По возможности коммутации каналы связи делятся на коммутируемые и некоммутируемые.

Коммутируемые каналы создаются из отдельных участков (сегментов) только на время передачи по ним информации. По окончании сеанса связи такой канал ликвидируется (разрывается).

Некоммутируемые (выделенные) каналы организуются на длительное время и имеют постоянные характеристики по длине, пропускной способности, помехозащищенности ценности.

По пропускной способности каналы связи делятся на низкоскоростные, среднескоростные, высокоскоростные.

В низкоскоростных каналах связи скорость передачи составляет от 50 до 200 бит/с. К таким каналам относятся телеграфные каналы.

В среднескоростных каналах связи скорость передачи составляет от 300 до 56000 бит/с. К таким каналам относятся телефонные каналы.

Высокоскоростные каналы связи обеспечивают скорость передачи данных выше 56 000 бит/с.